Uma condição prévia essencial para a operação dos motores diesel é a disponibilidade e a qualidade do combustível diesel. Combustível e motores devem ser sincronizados tecnicamente para permitir um funcionamento isento de distúrbios. O combustível deveria encontrar-se à disposição em qualquer lugar a baixo custo e sem problemas.
Motores diesel MB estão equipados para combustíveis diesel, que correspondem às exigências nacionais e internacionais (na Europa EN 590).
Combustíveis diesel convencionais
Combustíveis diesel convencionais, como são utilizados há muitos anos mundialmente para motores diesel de rotação rápida, são compostos de hidrocarbonetos, que são formados na faixa de 180 °C e 360 °C na destilação de fracionamento de petróleo bruto nas refinarias. Estes compostos de hidrocarbonetos podem possuir estruturas moleculares, as que naturalmente apresentam divergentes propriedades.
Estrutura química do combustível diesel
As possibilidades de ligação do carbono C de quatro valores com o hidrogênio H de valor único são variadas. Existem correntes lineares e correntes de ramificações divergentes assim como diferentes sistemas anelares, que podem ser saturados ou não saturados, a quantidade de ligações múltiplas também apresenta divergências.
Alcanos são hidrocarbonetos saturados em formato de corrente com a fórmula molecular CnH2n+2. Estes também são chamados de parafinas e eles formam uma quota-parte grande do combustível diesel. Parafinas normais (lineares) possuem uma inflamabilidade boa e um comportamento favorável de formação de fumaça, porém a fluidez a frio é ruim. Devido à densidade baixa, também o valor calorífico volumétrico é baixo. Parafinas Iso (ramificadas), por outro lado, possuem uma inflamabilidade menos favorável e um comportamento a frio melhor.
Alcenos são hidrocarbonetos não saturados em formato de corrente (lineares ou ramificados) com, no mínimo, uma ligação dupla. No caso de uma ligação dupla, estes podem ser descritos com a fórmula molecular CnH2n. Estes compostos, também chamados de olefinas, possuem um comportamento parecido ao das parafinas Iso, porém eles poderão, pelo envelhecimento, resultar na formação de substâncias poliméricas sólidas.
Cicloalcanos são hidrocarbonetos saturados em formato de anel com a fórmula molecular CnH2n. Estes compostos, conhecidos como cicloparafinas ou, melhor ainda, naftenos, possuem uma inflamabilidade moderada, porém um fluidez a frio favorável. A densidade e o valor calorífico volumétrico são médios.
Os aromáticos, hidrocarbonetos em formato de anel com ligações duplas conjugadas ciclicamente, possuem uma inflamabilidade menor, um comportamento ruim de formação de fumaça e uma fluidez a frio moderada. A densidade e o valor calorífico volumétrico são altos.
Exigências, propriedades, valores característicos (DIN EN 590)
As propriedades do combustível diesel exigidas para o funcionamento do motor podem ser descritas ou definir melhor com o auxílio de valores característicos. Estes valores característicos, que em todas as regras são baseados em processos de ensaios normalizados, são porém utilizáveis, mas não em cada caso as possibilidades totalmente satisfatórias, para definir os critérios de qualidade mais importantes para a combustão no motor com combustível diesel. Com uma determinada quantidade destes valores característicos, os que são definidos para os valores limite, são elaboradas normas para as exigências mínimas.
A aditivação do combustível diesel para melhorar a qualidade é absolutamente necessária e é de responsabilidade geral do fabricante do combustível (vide para isso a folha 119.0 "Aditivos e aditivos secundários para combustíveis").
Inflamabilidade
A inflamabilidade é uma das propriedades mais importantes do combustível diesel. Porém, no seu significado, ela somente pode ser comparada de forma condicional com a resistência antidetonante das gasolinas. Vista tecnicamente, a inflamabilidade é o contrário da resistência antidetonante.
A inflamabilidade é expressada como índice de cetano, nomeadamente medida conforme ISO 5165 (motor CFR) ou DIN 51773 (motor de teste BASF) em um motor de teste normatizado e sob condições de teste definidas. O índice de cetano de um combustível diesel indica, que sob estas condições, a inflamabilidade deste combustível diesel corresponde à inflamabilidade de uma mistura de cetano (hexadecano) e heptametilnonano (DIN 51773 utiliza aqui 1-Metilnaftaleno). Este método ficou comprovado para os combustíveis diesel convencionais. O frequentemente usado "índice de cetano" representa uma determinada grandeza matemática, a qual é derivada de grandezas físicas (por ex. densidade, característica de ebulição). Sua força de expressão é limitada.
O atraso de ignição, portanto o tempo entre a injeção e a auto ignição do combustível diesel, é uma medida para a inflamabilidade. Uma boa inflamabilidade, portanto um alto índice de cetano, significa um baixo atraso de ignição. Isto é principalmente importante na partida do motor, especialmente na partida a frio. O ruído do motor, a suavidade da marcha, também depende da inflamabilidade. DIN EN 590 determina um índice de cetano mínimo de 51. Porém, combustível bons, de uso comercial, ficam bem acima.
Processo de ebulição
O processo de ebulição do combustível diesel encontra-se entre aprox. 180 °C e 360 °C, no que existem diferenças consideráveis no mundo. O motor diesel não é tão dependente no seu comportamento de rodagem do processo de ebulição do seu combustível que o motor Otto. Porém, quando uma alta porcentagem do combustível diesel evaporar somente acima de aprox. 350 °C, respectivamente o final de ebulição encontrar-se alto demais no sentido de 380 °C ou ainda mais alto, isso provoca uma formação forte de fumaça. A dilatação do processo de ebulição para menos é menos crítica, porém também possui limites.
A norma europeia de combustível diesel conhece três valores limite, sendo
até 250 °C no máximo 65 % de volume evaporizado
até 350 °C no mínimo 85 % de volume evaporizado
o ponto de 95 % de volume a no máximo 360 °C
Teor de enxofre
O teor de enxofre do combustível diesel é dependente da origem do óleo cru, das possibilidades de remoção do enxofre das refinarias e está limitado por normas e/ou legislações.
É uma das características de aplicação mais importantes para o combustível diesel e devido a este fato é tratado em uma Folha 136.0 individual "enxofre nos combustíveis diesel". Em geral, fica valendo que o teor de enxofre deveria ser o menor possível.
A redução do teor de enxofre aqui discutida, que ocorreu nos últimos anos não apenas no espaço econômico europeu, mas também no norte-americano, levantou a problemática do poder lubrificante do combustível diesel (vide o parágrafo sobre Poder lubrificante). Isso pode ser explicado com o fato de que no processo de dessulfuração também são reduzidos os componentes do combustível com características boas de lubrificação. A capacidade de lubrificação do combustível, porém, pode ser melhorada satisfatoriamente com a mistura de aditivos apropriados.
Comportamento a frio
Em baixas temperaturas externas, o poder de fluidez do combustível diesel pode ser afetado, devido a uma segregação de cristais de parafina.
As ligas de hidrocarbonetos, em geral vistas como vantajosas para a operação no motor diesel, possuem uma grande desvantagem: elas não são resistentes ao frio, isto é, elas formam já em baixas temperaturas negativas estruturas cristais. Estes cristais de parafina, que se "aglomeram", entopem o filtro de combustível e as tubulações de combustível e o sistema de injeção de diesel e, com isto, tornam impossível a operação. Geralmente uma partida ainda é possível, porém o motor para em seguida. Com isto, não ocorrem danos ao motor e, após um correspondente aquecimento, o combustível torna-se novamente fluido.
A fim de evitar tais interferências, são encontrados no mercado, durante os meses de inverno, combustíveis diesel de inverno com uma melhor relação de fluidez no frio. As boas características a frio resultam de um combustível base aprimorado e de uma aditivação correta com fluidificantes pelos fabricantes. Estes combustíveis diesel são, na maioria dos casos, adequados para as temperaturas externas que normalmente existem.
Nós recomendamos a usar somente combustíveis diesel para o inverno que são adequados ao clima local.
Em viagens para regiões mais frias deve ser abastecido ou na chegada ou de forma antecipada o combustível diesel para o inverno disponível o ano inteiro em alguns mercados. Informações sobre o combustível diesel para o inverno disponível o ano inteiro podem ser consultadas nos operadores de postos de gasolina.
Em veículos Mercedes-Benz foram tomadas medidas que levam ao rápido aquecimento do combustível. Mesmo assim, em caso de qualidades do combustível inadequadas em conexão com temperaturas muito baixas os filtros podem ficar entupidos.
Com testes técnicos de medição tenta-se captar o comportamento a frio dos combustíveis diesel, entre outros, com o ponto de turvação (ponto de névoa), o ponto de solidificação (Pour Point) e a filtrabilidade (Cold Filter Plugging Point). Porém, uma afirmação inequívoca de até qual temperatura um veículo ainda pode ser operado de forma confiável não pode ser feita a partir destes parâmetros.
Atualmente, em geral é utilizado o "valor limite da filtrabilidade" conforme o "Cold Filter Plugging Point" (EN 116) para a avaliação da performance a frio. Neste método, chamado de CFPP, é determinada a temperatura mais baixa, na qual uma quantidade de combustível prevista flui, respectivamente pode ser aspirada, em um determinado tempo por uma peneira definida. Conforme a norma alemã valem os seguintes valores para o CFPP:
Período Observação | Comportamento de fluidez – CFPP – Valor | Observação |
15 de abril até 30 de setembro | 0 °C | Diesel para o verão |
01 de março até 14 de abril respectivamente 01 de outubro até 15 de novembro | -10 °C | Mercadoria para o período de transição |
16 de novembro até 28 de fevereiro (em anos bissextos 29 de fevereiro) | -20 °C | Diesel para o inverno |
O ponto de névoa fica acima do CFPP e defina a temperatura do início da formação de cristais. Por isso, no princípio, também é possível uma restrição da dirigibilidade a frio acima do CFPP – especialmente no caso de uma influência prolongada do frio.
Em todos os automóveis e veículos comerciais da Mercedes-Benz, a adição de petróleo ou combustível de turbinas de avião para a melhoria da resistência contra o frio não é mais permitida baseado em possíveis efeitos negativos sobre o sistema de injeção de diesel devido ao poder lubrificante faltante. A utilização de gasolina é inadmissível em razão da piora da capacidade de lubrificação do combustível e por motivos de segurança (redução do ponto de combustão).
Há no mercado, desde muito tempo, fluidificantes como aditivos (aditivos secundários). Adicionados de forma posterior, eles em geral não possuem o efeito desejado. Por isso, o abastecimento de combustível diesel com uma resistência suficiente ao frio é essencial para uma confiável operação no inverno do veículo.
Para zonas de clima ártico existem combustíveis diesel polar com uma resistência extrema ao frio. Em comparação ao combustível diesel para clima moderado, este se diferencia, além pelas características a frio, principalmente pela densidade, pela viscosidade e pelo comportamento de ebulição.
Densidade
Na Europa está determinado para a densidade do combustível diesel um valor entre 820 e 845 kg/m3 a 15 °C. Até o final de 1999 foi admissível um valor limite superior de 860 kg/m3. Mundialmente, ainda existem mercados com valores semelhantemente altos, parcialmente até sem alguma prescrição para a densidade.
Fabricantes e fornecedores de combustível dão importância para uma faixa maior possível da densidade admissível.
Um intervalo especificado de forma mais estrita é desejável no contexto que, embora o combustível seja vendido por volume e a bomba injetora dose por volume, o valor calorífico, por outro lado, normalmente escala com um aumento da densidade. Não é possível, com uma determinada regulagem da bomba injetora, atingir a potência exigida com um combustível muito leve (densidade baixa) e manter as exigências de emissões com um combustível muito pesado (densidade alta).
Viscosidade
A viscosidade, a tenacidade do combustível diesel, é responsável pelos processos de fluidez e o impedimento de desgaste no sistema de injeção de diesel e influencia a formação de aerossol na câmara de combustão. Conforme a norma EN, medida a 40 °C, ela pode ser entre 2,0 e 4,5 mm2/s. Esta faixa de tolerância ampla é normalmente não utilizado.
Aditivos
Para a durabilidade e a limpeza dos motores e do sistema de combustível, a manutenção dos vantajosos valores de emissões bem como para conseguir, em geral, um bom comportamento de funcionamento, a utilização de combustíveis diesel bem aditivados representa uma medida necessária e, ao longo prazo, também econômica.
Em relação ao ponto de vista dos cuidados com tais combustíveis, o cliente individual deve ser alertado que os postos frequentados representam produtos aditivados; isto são, na maioria dos casos, postos "livres", de acordo com os pareceres a nós transmitidos, nas firmas de grandes cobertura regional, não ligado aos grandes fornecedores. Em negociações bilaterais, atacadistas deveriam atentar para o fornecimento de produtos com aditivos.
Nós chamamos a atenção para que, conforme a nossa avaliação, os pequenos custos adicionais do combustível serão mais compensados pela economia em manutenção e conservação bem como menor incidência de reparos. Reclamações típicas, que são evitáveis por meio de um combustível bem aditivado, são por ex. a coqueificação de bicos injetores, danos por desgaste e corrosão no sistema de combustível completo. Além disto, por meio dos constantes baixos valores dos gases de escape, o meio ambiente será beneficiado.
Uma maior importância recebe a aditivação do combustível, quando a problemática da capacidade de lubrificação é levada em consideração nos combustíveis pobres em enxofre (vide parágrafo "Capacidade de lubrificação"). Sob estes pontos de vistam, a ótima aditivação não é uma opção, porém uma necessidade.
A adição deveria ser efetuada pelos fornecedores, já que são responsáveis pela qualidade do combustível. A aplicação de aditivos secundários (vide para isso a folha 119.0) está sempre sujeita à responsabilidade do condutor do veículo, uma vez que a sua utilização pode prejudicar a prestação de garantia tanto do fornecedor do veículo quanto do fornecedor do combustível.
Armazenagem e transferência
As indicações seguintes são direcionadas em primeira linha aos nossos clientes que possuem um posto de abastecimento próprio.
Combustível diesel é um bem energético valoroso. Caso a sua aplicação no veículo - consoante com as expectativas do cliente - ocorrer sem problemas, então devem ser observadas determinadas regras básicas técnicas.
Reservatórios de combustível nunca devem ser utilizados de forma alternada. O abastecimento alternativo com combustível Otto e combustível diesel deve ser evitado. Se tiver necessidade dos dois tipos de combustível, deverão ser disponibilizados (no mínimo) dois reservatórios de combustível claramente separados. Caso isto não seja observado, efeitos de contaminação mútua serão inevitáveis.
Principalmente clientes que não adquirem frequentemente combustível diesel, deveriam consumir por completo o seu estoque de combustível de verão e de período intermediário antes de encher com a qualidade de inverno.
O tanque do solo não deve conter água ou outra sujeira. Isto é válido principalmente antes do enchimento com o combustível de inverno. Se, mesmo assim, tiver impurezas, terá que ser realizado uma limpeza do tanque. Tanques do solo devem ser controlados em intervalos regulares!
Caso seja efetuada a alteração da aquisição de combustível não aditivado para aditivado, então deve ser dada uma atenção especial anterior em relação à limpeza dos tanques. Os detergentes existentes no combustível aditivado, que servem para deixar os sistemas de combustível do veículo limpos, também podem transferir partículas de sujeira dos tanques de armazenamento para o sistema de combustível do veículo e, com isto, contribuir para um entupimento mais rápido dos filtros.
Uma não observância destas regras pode causar entupimento antecipado dos filtros de combustível e problemas de funcionamento no inverno.
Ponto de fulgor/classe de risco
O ponto de fulgor do combustível diesel, medido conforme ISO 2719, deve ser superior a 55 °C. O ponto de fulgor é a temperatura, na qual os vapores do combustível diesel podem ser inflamados através da aplicação de uma fonte de ignição. Embora isso não tenha significado para a combustão no motor, é importante para o manuseio seguro com o combustível diesel. Devido a esta determinação, valem condições de transporte facilitadas para o combustível diesel.
Apenas pequenas misturas de gasolina abaixam sensivelmente o ponto de fulgor do combustível diesel. Enquanto o ponto de fulgor do combustível diesel for superior ao da gasolina, a temperatura de autoinflamação do combustível diesel é inferior ao da gasolina.
Pureza
O combustível diesel deve estar isento de ácidos orgânicos e corpos estranhos rígidos e, na temperatura ambiente, deve ser claro.
Para evitar corrosão, o teor de água não deve ser superior a 200 mg/kg. Para evitar que ligações organometálicas causadoras de desgaste componham o combustível diesel, o teor de cinzas permitido foi fixado em um máx. de 0,01 % da massa.
Componentes de combustível diesel com tendência à carbonização podem causar graves problemas no motor, por ex. coqueificação de bicos e grandes deposições na câmara de combustão. Por isso, o restante de carvão de coque do restante de destilação de 10% é limitado.
Capacidade de lubrificação
A redução conseguida nos últimos anos de redução do teor de enxofre por motivos de proteção ao meio ambiente esqueceu a problemática da capacidade de lubrificação do combustível diesel, porque na necessária hidratação do destilado intermediário os melhoradores de lubrificação naturais do combustível também são removidos.
A adição de aditivos melhoradores de lubrificação foi necessário depois da redução do teor de enxofre no combustível diesel, de modo a evitar o desgaste surgido anteriormente no equipamento de injeção. Entretanto, a adição desses aditivos melhoradores de lubrificação não é mais necessária em combustíveis diesel que contém óleo vegetal ("FAME"), uma vez que o próprio FAME possui um efeito melhorador de lubrificação.
Na EN 590, o poder lubrificante está regulamentado por exigências no "teste HFRR" ("High Frequency Reciprocating Rig Test"), no qual uma esfera sob carga é submetida, sobre uma placa, a oscilações forcadas, onde o combustível diesel serve de fluido de lubrificação. Este teste está descrito no método de teste ISO 12156-1. Como valor limite máximo admissível do poder lubrificante no teste HFRR é determinado para Europa o valor de 460 µm a 60 °C.
Mesmo este teste sendo aceito em larga escala, ainda existem pontos críticos referentes à sua precisão e força de expressão (isto é correlação para a prática) do teste.
Teor - FAME
Desde a edição de 2009, a EN 590 permite expressamente a adição de no máximo 7 % de volume de óleo vegetal ("FAME"). Isto não deve ter nenhuma influência negativa sobre a qualidade do combustível diesel, ou seja, as exigências da EN 590 ainda devem ser cumpridas. Deve ser especialmente observado que na Europa apenas uma qualidade de FAME está admitida para a mistura, aquela que atender as prescrições da EN 14214 para FAME. Demais informações sobre este assunto vide a folha 135.0 "Óleo vegetal (FAME) como combustível diesel".
Microrganismos no combustível diesel
Em caso de um alto teor de água com formação de uma fase própria de água no reservatório de combustível, poderá ocorrer um crescimento microbiológico no reservatório de combustível (peste de diesel). Um longo tempo de parada poderá favorecer a infestação microbiológica. Além de excrementos corrosivos dos micro-organismos, se formará também, neste caso, uma lama biológica, que poderá entupir o sistema de combustível.
Os seguintes sintomas indicam que um tanque de veículo ou um tanque do solo está contaminado por micro-organismos:
É necessária uma substituição mais frequente do filtro de combustível por causa da perda de potência, substância em forma de gel no filtro
Aparecimento intensificado de corrosão interna no tanque
Generalidades
Quase todas as propriedades anteriormente citadas, assim como valores característicos, são dependentes entre si. Isto é válido principalmente para a densidade, processo de ebulição, viscosidade, ponto de fulgor, comportamento a frio e inflamabilidade. Quando uma propriedade é alterada as outras obrigatoriamente também serão alteradas.